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Title: Algoritmo para la identificación automática de eventos de la marcha, a partir de información cinemática
Authors: Jaramillo Cárdenas, Sara
Adviser: Arcila Cano, Andrea
Keywords : Contacto inicial
Contacto final
Análisis de marcha
Algoritmo
Detección cinemática
Heel Strike
Toe Off
Gait analysis
Algorithm
Kinematic detection
Issue Date: 2018
Publisher: Universidad EIA
Abstract: El contacto inicial (CI) y el contacto final (CF) marcan el comienzo de la fase de apoyo y balanceo, respectivamente. Dichos eventos son esenciales en el análisis de movimiento ya que posibilitan el cálculo de distintos parámetros útiles para caracterizar la marcha. Para determinar dichos eventos suelen usarse plataformas de fuerza. Su precisión, las convierte en el gold standard o método de referencia por excelencia, sin embargo presentan restricciones principalmente asociadas con el número de pasos que pueden registrar. Estas limitaciones han llevado a recurrir a otros métodos, entre ellos, métodos cinemáticos que emplean sistemas ópticos de análisis de movimiento. El objetivo principal del presente trabajo de grado fue desarrollar un algoritmo basado en información cinemática, obtenida mediante un sistema de captura de movimiento. El denominado Algoritmo de Velocidad Vertical (VV), identifica el CI y el CF, a partir de la velocidad vertical del marcador del talón. En el estudio se utilizaron datos de 7 adultos sanos, caminando con calzado cómodo a velocidad auto-seleccionada, sobre una superficie a nivel. Para establecer la precisión del VV, se usó información de plataformas de fuerza. También se utilizó un método cinemático descrito previamente en la literatura: el Velocity-Algorithm (VA). Con el VV se registraron diferencias medias (media ± desviación estándar) de -8 ±10 ms para el CI y -23 ±13 ms para el CF. Dichos resultados, se encuentran dentro de los rangos reportados en la literatura para sujetos sanos. El algoritmo propuesto mostró gran precisión, particularmente en la detección del CI. Además, es mucho más fácil de implementar que otros algoritmos descritos en la literatura. En conclusión, el VV se puede considerar una herramienta prometedora, ya que permite obtener información precisa y determinar eventos de la marcha de manera automática.
Abstract (English): The heel-strike (HS) and toe off (TO) represent the start of stance and swing phase, respectively. These events are essential to analyze the movement of a subject since they allow calculating parameters that offer information for the characterization of gait. Force plates are often used to determine such events. They represent the gold standard method due to their accuracy. However, the number of force platforms available in a gait laboratory (often two or three), limits the number of steps per trial that can be recorded. The investigation of alternative methods that could provide reliable measurements is an ongoing area of research. Kinematic methods that implement optical systems have been suggested. The key objective of the present study was to develop an event detection algorithm, the Vertical Velocity Algorithm (VV), which use kinematic information from a motion capture system, for the detection of HS and TO. The VV uses data from the heel marker and identifies features in the vertical velocity of the foot which correspond to the gait events. The algorithm was tested in 7 healthy subjects, wearing comfortable shoes and walking at a self-selected speed on level ground. The accuracy of the proposed algorithm was compared with force plate data (gold standard). Furthermore, the VV was compared with the Velocity-Algorithm (VA), previously described in the literature. The results showed mean differences (mean ± standard deviation) of -8 ± 10 ms for HS and -23 ± 13 ms for TO. These results are within the ranges reported in the literature for healthy subjects. The proposed algorithm performed well, particularly, for the detection of HS. In addition, it is much easier to implement than other algorithms described in the literature. In conclusion, the VV can be considered a promising tool and a method of choice, since it allows an accurate and automatic detection of gait events.
Description: 54 páginas
URI: http://repository.eia.edu.co/handle/11190/2005
Citation: Jaramillo Cárdenas, S. (2018) Algoritmo para la identificación automática de eventos de la marcha, a partir de información cinemática (Trabajo de grado). Recuperado de: http://repository.eia.edu.co/handle/11190/200
Autorization: openAccess
Location: BIOM/0291
Appears in Collections:Ingeniería Biomédica

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